測控系統(tǒng)原理第7章習(xí)題解答

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第7章 習(xí)題解答1、電路輸入阻抗高，是否容易接收高頻噪聲干擾?為什么?答：電路輸入阻抗高，是容易接收高頻噪聲干擾。因為電路所接收的高頻噪聲干擾的電壓與噪聲干擾的頻率成正比，與電路的輸入阻抗成正比。2、接地方式有幾種?各適用于什么情況?答：接地方式有單點(diǎn)接地（串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地）和多點(diǎn)接地兩種方式。單點(diǎn)接地主要用于低頻系統(tǒng)，不能用于高頻信號系統(tǒng)。因為這種接地系統(tǒng)中地線一般都比較長，在高頻情況下，地線的等效電感和各個地線之間雜散電容耦合的影響是不容忽視的。當(dāng)?shù)鼐€的長度等于信號波長(光速與信號頻率之比)的奇數(shù)倍時，地線呈現(xiàn)極高阻抗，變成一個發(fā)射天線，將對鄰近電路產(chǎn)生

2、嚴(yán)重的輻射干擾。多點(diǎn)接地方式多用于高頻系統(tǒng)。多點(diǎn)接地不能用在低頻系統(tǒng)中，因為各個電路的地電流流過地線匯流排的電阻會產(chǎn)生公共阻抗耦合噪聲。3、信號傳輸線屏蔽層接地點(diǎn)應(yīng)怎樣選擇?答：當(dāng)放大器接地而信號源浮地時，屏蔽層的接地點(diǎn)應(yīng)選在放大器的低輸入端，此時出現(xiàn)在放大器輸入端之間的噪聲電壓幾乎為零。當(dāng)信號源接地而放大器浮地時，信號傳輸線的屏蔽應(yīng)接到信號源的低端，此時出現(xiàn)在放大器輸入端之間的噪聲電壓幾乎為零。4、何謂“接地環(huán)路”?它有什么危害?應(yīng)怎樣避免?答：當(dāng)信號源和系統(tǒng)地都接大地時，兩者之間構(gòu)成的環(huán)路稱為接地環(huán)路，如下圖所示, 通常信號源和系統(tǒng)之間的距離可達(dá)數(shù)米至數(shù)十米，由于大地電阻和地電流的影響，將

3、 使這兩個接地點(diǎn)之間存在電位差地電壓。由等效電路下圖（b）可見，地電壓在系統(tǒng)的兩輸入端將形成干擾電壓，而且大小幾乎接近，因此其影響不可忽略。為了避免形成接地環(huán)路產(chǎn)生干擾，應(yīng)改為一點(diǎn)接地，并保持信號源與地隔離，如上圖（a）所示。圖中Rsg為信號源對地的漏電阻，由等效電路上圖（b）可見，由于Rsg非常大，地電壓在系統(tǒng)的兩輸入端將形成干擾電壓將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，比信號源接地時的干擾電壓大有改善。此外，也可采用隔離變壓器、縱向扼流圈、光電耦合器來切斷接地環(huán)路。5、屏蔽有哪幾種類型?屏蔽結(jié)構(gòu)有哪幾種形式?答：屏蔽有三種類型：靜電屏蔽、電磁屏蔽、磁屏蔽。靜電屏蔽是，用一個金屬屏蔽盒罩住被干擾的電路（或干擾源），且

4、將金屬盒接地，以消除外部的靜電干擾（或抑制干擾源對外部的干擾）。電磁屏蔽是，用低內(nèi)阻的金屬材料制成屏蔽罩罩住被干擾的電路，外部高頻電磁場在導(dǎo)電性能良好的金屬屏蔽罩內(nèi)產(chǎn)生渦電流，該渦電流產(chǎn)生的反磁場可抵消高頻干擾磁場，從而達(dá)到電磁屏蔽的目的。磁屏蔽是，用高導(dǎo)磁材料(例如玻莫合金)制成屏蔽罩，使低頻磁場干擾的磁力線大部分在屏蔽罩內(nèi)構(gòu)成回路，泄漏到屏蔽罩外的干擾磁通就很少，從而達(dá)到抑制低頻磁場干擾的目的。屏蔽結(jié)構(gòu)形式主要有屏蔽罩、屏蔽柵網(wǎng)、屏蔽銅箔、隔離倉和導(dǎo)電涂料等。6、為什么長線傳輸大都采用雙絞線傳輸?答：在遠(yuǎn)距離信號傳輸?shù)那闆r下，如果采取單線傳輸單端對地輸入的方式，那么傳輸線上的感應(yīng)干擾電壓U

5、n和地電壓Um都會與被測信號Us相串聯(lián)，形成差模干擾。為了避免這種后果，通常遠(yuǎn)距離信號傳輸采取雙線傳輸雙端差動輸入的方式，而且為了實(shí)現(xiàn)雙線平衡傳輸，通常采用雙絞線。由于雙線絞合較緊，各方面處于基本相同的條件，因此有很好的平衡特性。而且雙絞線對電感耦合噪聲有很好的抑制作用。7、為什么光電耦合器具有很強(qiáng)的抗干擾能力?采用光電耦合器時，輸入和輸出部分能否共用電源?為什么?答：光耦合器由一只發(fā)光二極管和一只光電晶體管裝在同一密封管殼內(nèi)構(gòu)成。發(fā)光二極管把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，光電晶體管把光信號再轉(zhuǎn)換為電信號，這種“電光電”轉(zhuǎn)換在完全密封條件下進(jìn)行，不會受到外界光的影響。由于信號傳遞是靠光傳遞，切斷了兩個電

6、路之間電的聯(lián)系，因此兩電路之間的地電位差就再不會形成干擾了。光電耦合器的數(shù)字電路光耦合器的輸入阻抗很低，一般在1001000之間，而干擾源的內(nèi)阻一般很大，通常為。根據(jù)分壓原理可知，這時能饋送到光電耦合器輸入端的噪聲自然很小。即使有時干擾電壓的幅度較大，但所能提供的能量很小，只能形成微弱的電流。而光耦合器的發(fā)光二極管只有通過一定強(qiáng)度的電流才能發(fā)光，光電晶體管也只在一定光強(qiáng)下才能工作，因此，即使電壓幅值很高的干擾，由于沒有足夠的能量而不能使二極管發(fā)光，從而被抑制掉。光耦合器的輸入端與輸出端的寄生電容極小，一般僅為0.52PF，而絕緣電阻又非常大，通常為，因此光耦合器一邊的各種干擾噪聲都很難通過光耦

7、合器饋送到另一邊去。8、什么叫“共地”?什么叫“浮地”?各有何優(yōu)缺點(diǎn)?答：如果系統(tǒng)地與大地絕緣，則該系統(tǒng)稱為浮地系統(tǒng)。浮地系統(tǒng)的系統(tǒng)地不一定是零電位。如果把系統(tǒng)地與大地相連，則該系統(tǒng)稱為共地系統(tǒng)，共地系統(tǒng)的系統(tǒng)地與大地電位相同。這里所說的“大地”就是指地球。常用的工業(yè)電子控制裝置宜采用共地系統(tǒng)，它有利于信號線的屏蔽處理，機(jī)殼接地可以免除操作人員的觸電危險。浮地的優(yōu)點(diǎn)是明顯地加大系統(tǒng)的信號放大器公共線與地(或外殼)之間的阻抗，阻斷干擾電流的通路，減少了共模干擾電流。缺點(diǎn)是設(shè)備不與大地連接，容易出現(xiàn)靜電積累現(xiàn)象，增加操作人員的觸電危險。9、何謂“共模干擾”?何謂“差模干擾”?應(yīng)如何克服?答：“共模

8、干擾”是相對于公共的電位基準(zhǔn)點(diǎn)，在系統(tǒng)的接收電路的兩個輸入端上同時出現(xiàn)的干擾?！安钅８蓴_”是指能夠使接收電路的一個輸入端相對于另一輸入端產(chǎn)生電位差的干擾。由于這種干擾通常與輸入信號串聯(lián)，因此也稱之為“串模干擾”。在電路兩個輸入端對地之間出現(xiàn)的共模噪聲電壓，將在輸出端形成與輸出信號電壓存在的形式相同的電壓，其值為 由上式可見，要抑制共模干擾，必須從兩方面著手，一方面要設(shè)法減少共模電壓，另一方面要設(shè)法減少共模增益Kc或提高共模抑制比CMRR。主要技術(shù)有：接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)、隔離技術(shù)、浮置技術(shù)、浮動電容切換法等。抑制差模干擾的主要技術(shù)有：頻率濾波法、積分法、電平鑒別法、脈寬鑒別法等。10、如何抑制來

9、自電源與電網(wǎng)的干擾?答：采用電源濾波和退耦技術(shù)、采用不間斷電源和開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源、系統(tǒng)分別供電和采用電源模塊單獨(dú)供電、供電系統(tǒng)饋線要合理布線。11、在印制電路板上用地線隔開輸入與輸出線能抑制干擾嗎?為什么?答：能。由于輸出線平行于輸入線，存在寄生電容，將引起寄生耦合。輸入線和輸出線用地線隔開后，起到屏蔽作用，消除了寄生電容和寄生反饋，因此這種布線形式能抑制干擾。12、何謂軟件抗干擾技術(shù)?它包括哪些方法?答：軟件抗干擾技術(shù)是采樣軟件的方法消除信號受到的干擾或（和）在系統(tǒng)受干擾后使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。軟件抗干擾技術(shù)包括兩方面主要內(nèi)容，其一是采取軟件的方法抑制疊加在模擬輸入信號上噪聲對數(shù)據(jù)采集結(jié)果的

10、影響，如數(shù)字濾波器技術(shù)；其二是由于干擾而使運(yùn)行程序發(fā)生混亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時，采取使程序納入正規(guī)的措施，如軟件冗余、軟件陷阱、“看門狗”技術(shù)。這些方法可以用軟件實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件硬件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)。14、何謂“指令冗余”？何謂“軟件陷阱”?答：為了使“亂飛”程序在程序區(qū)迅速納入正軌，應(yīng)該多用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵地方人為地插入一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫，稱之為“指令冗余”。“軟件陷阱”就是用引導(dǎo)指令強(qiáng)行將捕獲到的亂飛程序引向復(fù)位入口地址0000H，在此處將程序轉(zhuǎn)向?qū)ｉT對程序出錯進(jìn)行處理的程序，使程序納入正軌。15、何謂“看門狗”技術(shù)?有哪些實(shí)現(xiàn)方法? 答：PC受到干擾而失控，引起程序亂飛，也可能使程序陷入“死循環(huán)”。為使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，通常采用“看門狗”技術(shù)(Watchdog)?！翱撮T狗”技術(shù)(Watchdog)實(shí)質(zhì)上是程序監(jiān)視技術(shù)。測控系統(tǒng)的應(yīng)用程序往